[實(shí)用新型]一種正負(fù)剛度并聯(lián)機(jī)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201521013309.0
• 申請日: 2015-12-08
• 公開（公告）號: CN205260719U
• 公開（公告）日: 2016-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳二龍;吳霞;韓美燕;王小濤
• 申請（專利權(quán)）人: 天津航天機(jī)電設(shè)備研究所
• 主分類號: F16F15/067
• 分類號: F16F15/067
• 代理公司: 天津?yàn)I海科緯知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12211
• 代理人: 李莎

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明創(chuàng)造屬于重力卸載及超低頻隔振技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種具有高精度行程的 正負(fù)剛度并聯(lián)機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)

零剛度設(shè)備在重力卸載、精密制造和精密測量領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，正負(fù)剛度并聯(lián) 機(jī)構(gòu)作為一種被動式零剛度設(shè)備，相比其它類型的零剛度設(shè)備，具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性 高、附加質(zhì)量小等優(yōu)點(diǎn)。但目前國內(nèi)外發(fā)表的專利及論文中描述的正負(fù)剛度并聯(lián)機(jī)構(gòu)都 存在行程精度較小的問題，導(dǎo)致正負(fù)剛度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的應(yīng)用范圍受到限制。

典型的正負(fù)剛度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的原理圖如圖1所示。一般正負(fù)剛度并聯(lián)機(jī)構(gòu)由一個(gè)負(fù)剛 度機(jī)構(gòu)、一個(gè)正剛度機(jī)構(gòu)并聯(lián)構(gòu)成。負(fù)剛度機(jī)構(gòu)由在水平方向作用有預(yù)壓力的等剛度彈 簧鉸接而成，與負(fù)剛度機(jī)構(gòu)并聯(lián)有由垂向主支撐彈簧為主要構(gòu)成要件的正剛度機(jī)構(gòu)，取 負(fù)剛度機(jī)構(gòu)彈簧處于水平位置為平衡點(diǎn)，整個(gè)系統(tǒng)剛度在平衡點(diǎn)附近實(shí)現(xiàn)零剛度。但隨 著運(yùn)動行程的增大，由于負(fù)剛度機(jī)構(gòu)與正剛度機(jī)構(gòu)受力產(chǎn)生不匹配，正剛度機(jī)構(gòu)與負(fù)剛 度機(jī)構(gòu)的剛度差迅速增加，整個(gè)系統(tǒng)不再具有零剛度特性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明創(chuàng)造為解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，提供了一種正負(fù)剛度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，能夠解決現(xiàn) 有技術(shù)中正剛度特性與負(fù)剛度特性不匹配的問題，保證正負(fù)剛度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的大行程和高 精度零剛度特性。

本發(fā)明創(chuàng)造提供的正負(fù)剛度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括固定于底座的正剛度彈簧，所述正剛度 彈簧另一端固定連接有主支撐塊；所述正剛度彈簧兩側(cè)對稱設(shè)置有分別與所述主支撐塊 連接的負(fù)剛度調(diào)節(jié)組塊；所述負(fù)剛度調(diào)節(jié)組塊包括導(dǎo)向桿、轉(zhuǎn)向軸承、行程調(diào)節(jié)件、負(fù) 剛度第一彈簧和負(fù)剛度第二彈簧，所述導(dǎo)向桿一端與所述主支撐塊鉸接并能夠繞鉸接部 位在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，所述導(dǎo)向桿另一端穿過一與底座位置相對固定的所述轉(zhuǎn)向軸承并 能夠繞所述轉(zhuǎn)向軸承在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，所述導(dǎo)向桿能夠在繞所述轉(zhuǎn)向軸承轉(zhuǎn)動的同時(shí)， 在轉(zhuǎn)向軸承上于供其穿過的通道內(nèi)往復(fù)運(yùn)動；所述導(dǎo)向桿上穿套有所述行程調(diào)節(jié)件，所 述行程調(diào)節(jié)件上設(shè)有供導(dǎo)向桿通過并在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動的調(diào)節(jié)通孔，所述導(dǎo)向桿上還分 別套裝有所述負(fù)剛度第一彈簧和負(fù)剛度第二彈簧，所述負(fù)剛度第一彈簧壓縮于所述鉸接 部位(即上文所述的導(dǎo)向桿與主支撐塊的鉸接部位)和行程調(diào)節(jié)件上的第一外表面之間， 所述負(fù)剛度第一彈簧的位于所述行程調(diào)節(jié)件的一端與所述第一外表面的相對位置可隨所 述導(dǎo)向桿在豎直平面內(nèi)的運(yùn)動而發(fā)生改變，所述負(fù)剛度第二彈簧壓縮于所述轉(zhuǎn)向軸承和 行程調(diào)節(jié)件上的第二外表面之間，所述負(fù)剛度第二彈簧的位于所述行程調(diào)節(jié)件的一端與 所述第二外表面的相對位置可隨所述導(dǎo)向桿在豎直平面內(nèi)的運(yùn)動而發(fā)生改變；所述第一 外表面和第二外表面之間在水平方向的距離自中央分別向上下兩側(cè)遞增。

進(jìn)一步，所述負(fù)剛度調(diào)節(jié)組塊還包括固定于底座的支撐座，所述行程調(diào)節(jié)件與所述 支撐座鉸接連接，在對行程調(diào)節(jié)件進(jìn)行有效支撐的同時(shí)，使壓縮于其兩側(cè)的負(fù)剛度第一 彈簧和負(fù)剛度第二彈簧能夠自由傳力。

進(jìn)一步，所述行程調(diào)節(jié)件上的第一外表面為一豎直平面，第二外表面為一弧形曲面， 所述調(diào)節(jié)通孔開設(shè)于所述第一外表面和第二外表面之間。

進(jìn)一步，所述負(fù)剛度調(diào)節(jié)組塊還包括第一滑塊和第二滑塊，所述負(fù)剛度第一彈簧和 負(fù)剛度第二彈簧分別通過所述第一滑塊和第二滑塊分別與所述行程調(diào)節(jié)件上的第一外表 面和第二外表面產(chǎn)生相互作用力。所述第一滑塊一面與所述負(fù)剛度第一彈簧固定連接， 其相對的一面與所述行程調(diào)節(jié)件上的第一外表面接觸并具有與第一外表面相匹配的弧 度，所述第一滑塊兩側(cè)連接有第一滑輪，方便在所述導(dǎo)向桿運(yùn)動時(shí)，第一滑塊能夠在第 一外表面上滑動，從而迅速改變負(fù)剛度第一彈簧的壓縮量，調(diào)節(jié)系統(tǒng)剛度。所述第二滑 塊一面與所述負(fù)剛度第二彈簧固定連接，其相對的一面與所述行程調(diào)節(jié)件上的第二外表 面接觸并具有與第二外表面相匹配的弧度，所述第二滑塊兩側(cè)連接有第二滑輪，方便在 所述導(dǎo)向桿運(yùn)動時(shí)，第二滑塊能夠在第二外表面上滑動，從而迅速改變負(fù)剛度第二彈簧 的壓縮量，調(diào)節(jié)系統(tǒng)剛度。

進(jìn)一步，所述負(fù)剛度調(diào)節(jié)組塊還包括導(dǎo)向塊，所述導(dǎo)向桿端部固定有與桿體垂直并 延水平面設(shè)置的轉(zhuǎn)向桿，所述主支撐塊固定連接有所述導(dǎo)向塊，所述導(dǎo)向塊一面開口并 設(shè)有供所述導(dǎo)向桿的轉(zhuǎn)向桿通過的轉(zhuǎn)向通孔，所述導(dǎo)向桿與所述主支撐塊通過所述轉(zhuǎn)向 桿和導(dǎo)向塊匹配連接實(shí)現(xiàn)二者的鉸接連接。

進(jìn)一步，所述負(fù)剛度調(diào)節(jié)組塊還包括耳座，所述轉(zhuǎn)向軸承通過所述耳座固定在側(cè)壁 上，并能夠在耳座內(nèi)轉(zhuǎn)動，側(cè)壁上還設(shè)有供所述導(dǎo)向桿通過并自由旋轉(zhuǎn)的過孔。